nafta

Nafta je nastala iz ostataka biljaka i životinja koje su živjele prije mnogo miliona godina u vodi.

nafta

Osnovnu masu nafte čine ugljovodonici parafinskog, naftenskog i aromatskog niza. Nafte uvijek sadrže i određene količine smola i asfaltena.

Osnovna karakteristika parafinskih ugljovodonika je da su izrađeni od atoma ugljenika i vodonika čiji se odnos može izraziti formulom CnH2n+2.

Atomi ugljenika mogu biti povezani u pravom nizu, to su normalni ili n-parafini, i u razgranatom nizu, izoparafini ili i-parafini.

Kod normalnih uslova (pritisak 101325Pa i ambijentne temperature 15°C)

ugljovodonici C1 do C4 (zaključno) su u gasnom stanju,

od C5 di C15 (zaključno) u tečnom stanju,

a od C15 pa naviše su u čvrstom stanju.

Koncentracija parafinskih ugljovodonika u sirovoj nafti ne zavisi samo od temperature ključanja parafinskih ugljovodonika već i od sastava nafe.

Ugljovodonici naftenskog reda se karakterišu rasporedom ugljenikovih atoma u obliku prstena. Atomi ugljenika su povezani jednostrukom vezom. Nafteni mogu imati i više prstenova kada se zovu policiklični.

Opšta formula naftena je CnH2n sa jednim prstenom, CnH2n-2 sa dva prstena, CnH2n-4 sa tri prstena itd. Nafteni imaju veću gustoću u odnosu na parafinske ugljovodonike i ako imaju isti broj ugljenika. Rastvarajuća moć naftena u nafti je veća od parafina.

Na strukturno mehanička svojstva i viskozitet nafte veliki uticaj imaju čvrsti parafini. Oni predstavljaju bijelu kristalnu masu, nerastvorljivu u vodi ali rastvorljivu u benzolu. Čvrsti parafini predstavljaju smjesu individualnih n-parafina i određenih količina i-parafina. Temperatura topljenja individualnih čvrstih parafina je od 22°C do 85°C.

Aromatski ugljovodonici kao i nafteni imaju atome ugljenika povezane u prsten, jedan ili više međusobno povezanih.

Dok naftene karakteriše CH2 grupa, aromate karakteriše CH grupa.

Atomi ugljenika su djelimično povezani dvostrukom vezom. Aromati se karakterišu relativno većim gustoćama i visokim temperaturama ključanja (izuzev benzola).

Aromati imaju znatno veću moć rastvaranja u nafti od parafina i naftena.

Sirove nafte sadrže i određenu količinu asfaltno-smolastih materija.

To su jedinjenja ugljenika vrlo složene građe. Ona se sastoje od ugljenika, vodonika, azota, kiseonika i sumpora.

Od ostalih sastojaka u sirovoj nafti prisutni su sumpor od 0,06 do 2%, kao elementaran, kao H2S i u obliku organskih jedinjenja sumpora, zatim naftenske kieline, mineralne materije i elementi fosfor, natrijum, kalijum, kalcijum, gvožđe i magnezijum.

PRIRODNI GASPrirodni gas je prirodno nastala mješavina ugljikovodonika i drugih gasova, i u poroznim formacijama zemljine kore se često nalazi zajedno sa sirovom naftom.

Gasovi se obično dijele na prirodne i vještačke. Prirodni gasovi se dobijaju na jedan od slijedeća tri načina:

-iz bušotina gasnih ležišta: gas se sastoji, uglavnom, od metana (82-98%) i manjeg dijela težih ugljovodonika,

-iz bušotina kondenzatnih ležišta: gas se takođe sastoji od metana (80-95%) i kondenzata benzina i kerozina,

-iz bušotina ležišta sirove nafte: gas se javlja u vidu mješavine metana (30-70%), propana i butana.

U vještačke gasove ubrajaju se gasovi koji se dobijaju gasifikacijom čvrstih goriva i gasovi koji nastaju kao usputni proizvod određenih tehnoloških procesa.

Gasovi se nalaze u gasovitom ili tečnom stanju.

Metan, etan i etilen su u gasovitom stanju na običnim temperaturama (20-30°C) i na atmosferskom pritisku.

Propan, propilen, butan i butilen u vidu pare na običnim temperaturama i atmosferskom pritisku, odnosno u tečnom stanju na povišenim pritiscima.

Ugljovodonici od izopentana pa nadalje nalaze se u tečnom stanju i spadaju u grupu benzinskih frakcija.

Osim ugljovodonika u prirodnom gasu se nalazi ugljen dioksid, sumpor-vodonik, azot i rjeđe helijum.

U odnosu na sadržaj tečnih ugljovodonika u prirodnom gasu razlikujemo:

•suvi gas koji sadrži ugljovodonike iznad pentana, C5+, u količini do10 (cm3/m3),

•siromašni gas sa sadržajm ugljovodonika iznad C5+, u količini 10-150(cm3/m3),

•gas sa srednjim sadržajem koji ima C5+ u količini 150-300(cm3/m3),

•bogati gas sa sadržajem C5+ od 300-600(cm3/m3),

•vrlo bogati gas sa sadržajem C5+ većim od 600(cm3/m3).

LEŽIŠNE VODELežišne vode, koje se nalaze u naftnim i gasnim ležištima predstavljaju sastavni dio proizvedenog bušotinskog fluida. One značajno komplikuju proizvodnju i pripremu nafte i gasa.

Ležišne vode naftnih ležišta, po pravilu, predstavljaju složene višekomponentne sisteme. One obično sadrže jone rastvorenih soli:anjone: OH-, Cl-,SO-4, CO3--, HCO3-katjone: H+, K+,Na+, NH4+, Mg++jone mikroelemenata:Br-,J-, i dr.koloidne čestice: SiO2, Fe2O3, Al2O3 i dr.rastvoreni gas: CO2, H2S, CH4naftne kiseline i njihove soli.

FIZIČKA SVOJSTVA FLUIDA

•stišljivost fluida

Strujanje fluida kroz cijevi se može podijeliti u dvije osnovne vrste: strujanje nestišljivog i stišljivog fluida.

Tečnosti se za vrijeme hidrauličkih proračuna smatraju nestišljivim fluidom, osim kada se provjerava izdržljivost cjevovoda na hidraulički udar.

Gasovi i pare su u zavisnosti od veličine promjene njihove gustoće, pritiska i brzine duž strujnog toka stišljivi ili nestišljivi.

GUSTOĆA FLUIDA=m/V

Gustoća je, dakle, omjer mase neke tvari i volumena V koji ta homogena tvar zauzima. Jedinica gustoće u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je kilogram po kubnom metru (kg/m3) Umjesto izraza gustoća neki autori upotrebljavaju termin specifična masa koju takođe definišu izrazom =m/V. Gustoća sa specifičnom težinom je u odnosu=g,

gdje je g ubrzanje zemljine teže.

GUSTOĆA NAFTIGustoća sirove nafte je u skladišnim uslovima ispod 1000 (kg/m3). Najčešće se gustoće sirovih nafti kreću od 800-850 (kg/m3).

Gustoća nafte zavisi od hemijskog sastava.

Gustoća nafte se utvrđuje kod standardnih uslova: pritisak 101325 (Pa) i temperatura 288,14 K (15°C). Ako je poznata gustoća nafte pri standardnim uslovima, onda se gustoća nafte pri bilo kojoj temperaturi određuje na osnovu formule:

;(kg/m3)

t-gustoća nafte na temperaturi t (kg/m3)os-gustoća nafte pri standardnim uslovima (kg/m3)t-temperaturni koeficijent popravke (kg/m3°C)t-temperatura na kojoj se izračunava gustoća (°C)Temperaturni koeficijent popravke gustoće može se izračunati po obrascu:t=1,825-0,001315os

)15t(tost

U praksi se često susreće pojam relativna gustoća. To je odnos gustoće nafte prema gustoći vode kod 15(°C) i 101325(Pa).

Ona je bezdimenzionalni broj, a može se izraziti i preko API stepena. Odnos relativne gustoće i API stepena je dat slijedećom formulom:

Nafta relativne gustoće or15/15=1 ima 10(°API). Stepen API raste sa opadanjem gustoće.

APICC

or

5,131

5,141

1515

GUSTOĆA PRIRODNOG GASADefinisanje fizičkih karakteristika prirodnog gasa se zasniva na

razmatranju prirodnog gasa kao smjese gasova i kao realnog gasa.

Gustoća prirodnog gasa može biti apsolutna i relativna.

Apsolutnu gustoću prirodnog gasa na standardnim uslovima možemo odrediti na osnovu poznavanja zapreminskog, odnosno molarnog udjela komponenti u prirodnom gasu i gustoće komponenti:

gs = r1 1+ r2 2+…+ rn n ; (kg/m3)

ri-zapreminski udio komponente “i” u gasui-gustoća komponente “i” (kg/m3)

Gustoća prirodnog gasa se može odrediti na osnovu poznavanja molekularne mase gasa prema jednačini:

; (kg/m3)

Mg-molekularna masa gasa (kg/kmol)Vm-molekulska zapremina gasa (m3/kmol)

m

ggs V

M

GUSTOĆA VODEPri promjeni temperature, voda mijenjaja svoju

zapreminu i gustoću ali neznatno. Na dijagramu data je zavisnost zapreminske mase vode od temperature .

Gustoća destilovane vode na temperaturi od 4°C je 1000(kg/m3). Za normalne temperature vode od 0-30(°C) praktično se može smatrati da je =1000kg/m3, i ta veličina se uvijek uzima u praktičnim proračunima.

0

10

20

30

995,00 996,00 997,00 998,00 999,00 1000,00

zaprem. masa (kg/m3)

Tem

pera

tura

t(°C

)

GUSTOĆA SLOJNIH VODA

Gustoća slojne vode zavisi od stepena mineralizacije.

Odnos između mineralizacije i gustoće iskazuje broj Baume-a, °Be.

(kg/m3)

wsc-gustoća vode pri standardnim uslovima (kg/m3)Be-koncentracija soli u stepenima Baume-a, koji na skali odgovara 1% sadržaja NaCl u rastvoru. Pri koncentraciji soli od 27 do 210 (kg) u 1 (m3) čiste vode, gustoća vode se mijenja od 1020 do 1140 (kg/m3).

Bewsc

32,14432,144

VISKOZITET

Napon smicanja, čiji obrazac je 1687. godine postavio Newton.

Fluid koji se ponaša po ovom zakonu naziva se njutnovski fluid.-predstavlja koeficijent proporcijonalnosti koji zavisi od prirode samog fluida, temperature i pritiska.

Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je newtonsekunda po kvadratnom metru (Ns/m2).

Dinamički viskozitet vode pri temperaturi vode od 15(°C) iznosi 0.00131 (Ns/m2).U praksi se češće upotrebljava kinematski viskozitet , koji iznosi:

Kinematski viskozitet u Međunarodnom sistemu mjera (SI) ima jedinicu kvadratni metar u sekundi (m2/s).

yv

g

Dinamički viskozitet kod gasova povećava sa porastom temperature.

Kod tečnosti dinamički viskozitet raste kad temperatura opada.

Zato se izrazito viskozne tečnosti i zagrijavaju pri transportu cjevovodima da bi im se smanjio viskozitet.

SPECIFIČNA TOPLOTA I TOPLOTNA PROVODLJIVOST FLUIDANAFTA

Količina toplote koju treba dovesti jedinici mase nafte da bi joj se povećala temperatura za 1(°C) naziva se specifična toplota.

Analitički prikaz ove definicije daje jednačina:cpo=dq/dT

cpo-specifična toplota nafte kod konstantnog pritiska (J/kg°C)q-specifična količina dovedene toplote (J/kg)T-temperatura (C)

Specifičnu toplotu nafte u funkciji gustoće i temperature možemo sa dovoljnom tačnošću izračunati pomoću formule:

cpo-specifična toplota nafte (J/kg°C)t-temperatura nafte (°C)osc-gustoća nafte pri standardnim uslovima (kg/m3)

)t002,01(3,53346cosc

po

PRIRODNI GAS

Toplotnu moć prirodnog gasa moguće je dobiti putem mjerenja, pomoću uređaja za mjerenje toplotne moći i putem izračunavanja.Ukoliko se poznaje hemijski sastav prirodnog gasa, onda se toplotna moć izračunava preko jednačine:

Hoi-toplotna moć komponente “i”(kJ/Nm3)yi-zapreminski udio komponente “i” u gasu (dijelovi jedinice).

Specifična toplota prirodnog gasa može biti masena c (J/kg°C), zapeminska c´(J/m3°C) i molska C (J/mol°C).Na osnovu slijedećih izraza moguć je prelaz od masene na zapreminsku i molsku specifičnu toplotu i obratno:c´=c; (J/m3°C)c=C/Mg ; (J/kg°C)c´=C/Mv; (J/m3°C)

Mg-molekulska masa (kg/mol)Mv-molekulska zapremina gasa (m3/mol)za normalne uslove Mv=22,4(m3/mol)

oiio HyH

KVIZOsnovnu masu nafte čine:

A) Metan, etan, etilen, propan, propilen, butan i butilen

B)ugljovodonici parafinskog, naftenskog i aromatskog niza, smola i asfaltena

C) anjone, katjone, jone i mikroelemente, koloidne čestice,rastvoreni gas

B

Osnovna karakteristika parafinskih ugljovodonika je da su izrađeni od atoma ugljenika i vodonika čiji se odnos može izraziti formulom:

A) CnH2n-2

B) CnH2n

C) CnH2n+2

C

Gustoća je:

A) proizvod mase neke tvari i volumena koji ta homogena tvar zauzima

B) omjer volumena homogene tvari koju ta tvar zauzima i njene mase.

C) omjer mase neke tvari i volumena koji ta homogena tvar zauzima.

C

Najčešće se gustoće sirovih nafti kreću od

A) 600-650 (kg/m3).

B) 550-600 (kg/m3).

C) 800-850 (kg/m3).

C

Gustoća destilovane vode na temperaturi od 4°C je

A) 1000(kg/m3).

B) 900(kg/m3).

C) 10000(kg/m3).

A

Koja je konstatacija tačna:

A) Dinamički viskozitet kod gasova povećava sa porastom temperature.

B) Dinamički viskozitet kod gasova smanjuje se sa porastom temperature.

C) Dinamički viskozitet kod gasova ostaje isti sa porastom temperature.

A